1、汽车异步电动机及其控制电路第五章第五章 异步电动机及其控制电路异步电动机及其控制电路5.15.1 三相异步电动机三相异步电动机5.1.1 5.1.1 三相异步的结构与工作原理三相异步的结构与工作原理5.1.2 5.1.2 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性三相异步电动机的电磁转矩与机械特性5.25.2 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用5.2.1 5.2.1 常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍5.2.2 5.2.2 三相异步电动机技术数据及选择三相异步电动机技术数据及选择5.2.3 5.2.3 三相异步电动机的与调速分析三相异步电动机的与调速分析5.2.4 5.2.4 三相异步电动
2、机的控制线路三相异步电动机的控制线路5.35.3 其他电动机简介其他电动机简介5.45.4电机控制实验实训电机控制实验实训交流电动机交流电动机电动机电动机直流电动机直流电动机鼠笼式鼠笼式绕线式绕线式异步机异步机同步机同步机鼠笼式异步交流电动机授课内容：鼠笼式异步交流电动机授课内容：基本结构、工作原理、基本结构、工作原理、机械特性、控制方法机械特性、控制方法 电动机的分类电动机的分类5.1.15.1.1 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构与工作原理与工作原理1.三相异步机的结构三相异步机的结构三相异步机的结构三相异步机的结构YBZXAC转子转子定子定子定子绕组定子绕组（三相）（三相）机机
3、座座转子：在旋转磁场作用下，转子：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或产生感应电动势或 电流。电流。三相定子绕组：产生旋转三相定子绕组：产生旋转 磁场。磁场。线绕式线绕式鼠笼式鼠笼式鼠笼转子鼠笼转子 旋转磁场的产生旋转磁场的产生AYCBZ异步机中异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极旋转磁场代替了旋转磁极AiBiCimIt0n()电流出电流出()电流入电流入X240sin120sinsintIitIitIimCmBmA0tAXYCBZNSAiBiCimItBiAXBYCZAiCi合成磁场方向：合成磁场方向：向下向下180tXBZ0nAYC 60tAXYCBZSN0n60A120tXYCBZ0n同理分析
4、，可得同理分析，可得其它电流角度下其它电流角度下的磁场方向：的磁场方向：AiBiCitmI旋转方向旋转方向：取决于三相电流的相序。：取决于三相电流的相序。0n0n改变电机的旋转方向：换接其中两相改变电机的旋转方向：换接其中两相AiBiCimItAiCiBimIt旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转磁场的转速大小转速大小 /分转fn600 电流变化一周期，旋转磁场在空间转过电流变化一周期，旋转磁场在空间转过360。所以旋转磁场在每秒钟的转速，等于电流的频率，所以旋转磁场在每秒钟的转速，等于电流的频率，由于同步转速（旋转磁场的速度）通常是指每分的由于同步转速（旋转磁场的速度）通常是指
5、每分的转速，转速，因此转数为：因此转数为：AXYCBZNSAXYCBZSN0n60AXYCBZNSAiBiCimItt极对数（极对数（P）的概念）的概念BiAXBYCZAiCi1p此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：即：AXYCBZNS极对数（极对数（P）的改变）的改变CYABCXYZAXBZAiBiCi 将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。成的磁场则是两对磁极。X AAXBYBYCZCZ极对数极对数2pAXX ANSSNZCZCBYBYCYABCXYZAXBZ
6、AiCiBiAiBiCimItXNSASNZBX AYCZBCY0t分）转/(600pfn 60t A0nAZXXCZCSNSN30极对数和转速的关系极对数和转速的关系AiBiCimIt三相异步电动机的同步转速三相异步电动机的同步转速分）转/(600pfn 2p180分）转/(50011p360分）转/(0003极对数极对数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度同步转速同步转速)50(Hzf 0n3p120分）转/(0001n0nei三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理NSf磁铁磁铁闭合闭合线圈线圈磁极旋转磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势导线切割磁力线产生
7、感应电动势vlBe导线长导线长磁感应强度磁感应强度切割速度切割速度（右手定则）（右手定则）闭合导线产生电流闭合导线产生电流 i（左手定则）（左手定则）通电导线在磁场中受力通电导线在磁场中受力ilBfn0neiNSf1.线圈跟着磁铁转线圈跟着磁铁转两者转动方向一致两者转动方向一致 结论：结论：异步转速异步转速2.线圈比磁场转得慢线圈比磁场转得慢0nnn0neiNSf电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速电动机转速:n电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但但 异步异步电动机电动机0nn无转距无转距转子与旋转磁场间没有相
8、对运动转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流无转子电流提示提示：如果如果0nn 转差率转差率 的概念：的概念：)(s%10000nnns异步电机在额定负载运行时异步电机在额定负载运行时:转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：电动机起动瞬间电动机起动瞬间:1 ,0sn（转差率最大）（转差率最大）异步电动机的重要物理量之一异步电动机的重要物理量之一%9%1s1.三相异步电动机的电磁转矩三相异步电动机的电磁转矩三相异步电动机的三相异步电动机的“电磁电磁”关系关系 5.15
9、.1.2 2 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性三相异步电动机的电磁转矩与机械特性i2转、定子电路转、定子电路R1R2i1u1e1e 1e2e 2 ：漏磁通：漏磁通产生的感应电动势。产生的感应电动势。：主磁通产：主磁通产生的感应电动势。生的感应电动势。e1e2、e 1e 2、dtdNeeeRiu1111111设：设：tsin1m则：则：tNum1111cos定子边：定子边：mmmmmNfUUEfNNU11111111144.422tNum1111cosR1R2i1u1e1e 1e2e 2mNfE22244.4同理得转子边：同理得转子边：mNfE22244.42f：转子感应电动势的频率：转子感应
10、电动势的频率2N：转子线圈匝数：转子线圈匝数2f取决于转子和旋转磁场的相对速度取决于转子和旋转磁场的相对速度1000026060SfPnnnnPnnfnn 0R1R2i1u1e1e 1e2e 22202220222222)(SXRSEXREI其中其中202122222SXLSfLfX202122244.444.4SENSfNfEmm转子功率因数转子功率因数220222222222)(cosSXRRXRR电磁转矩电磁转矩 T：转子中各载流导体在旋转磁场的作用下转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电磁力所形成的转距之总和。受到电磁力所形成的转距之总和。22cosIKTmT常数常数每极磁通每极磁
11、通转子电流转子电流转子电路的转子电路的2cos转矩公式的推导转矩公式的推导 22cosIKTmT22022202)(SXRSEI2202222)(cosSXRRmNfU11144.4将其中参数代入：将其中参数代入：21220222)(UsXRsRKT得到得到转矩公式转矩公式2.三相电动机的机械特性三相电动机的机械特性)()(TfnSfT21220222)(UsXRsRKT根据转矩公式根据转矩公式Ts10n0Tn得特性曲线：得特性曲线：电动机的自适应负载能力电动机的自适应负载能力 电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，这种能力称为这种能力称为自适
12、应负载能力自适应负载能力。常用常用特特性段性段n0nT 自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要特点。特点。（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油门，才能带动新的负载。）油门，才能带动新的负载。）TISnTL2 直至新的平衡。此过程中，直至新的平衡。此过程中，时，时，电源提供的功率自动电源提供的功率自动增加。增加。2 I1 I三个重要转矩三个重要转矩n0TnNT额定转矩额定转矩 ：电机在额定电压下，以额电机在额定电压下，以额定转速定转速 运行，运行，输出额输出额定功率定功率 时，电机转轴时，电机
13、转轴上输出的转矩。上输出的转矩。NPNn(1)/()(9550602分转千瓦NNNNNnPnPTNTnN（牛顿（牛顿米）米）如果如果 电机将会电机将会因带不动负载而停转。因带不动负载而停转。maxTTL最大转矩最大转矩 ：(2)maxT电机带动最大负载的能力。电机带动最大负载的能力。n0TnmaxT求解求解0ST21220222)(UsXRsRKT2021max21XKUT过载系数：过载系数：NTTmax三相异步机三相异步机2.28.1 工作时，一定令负载转矩工作时，一定令负载转矩 ，否则，否则电机将停转。致使电机将停转。致使注意：注意：（1）三相异步机的）三相异步机的 和电压的平方成正比，所
14、和电压的平方成正比，所以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。maxTmaxTTL（2）电机严重过热电机严重过热0n121)(s II2021max21XKUTstT起动转矩起动转矩 ：(3)电机起动时的转矩。电机起动时的转矩。n0TnstT21220222)(UsXRsRKT0n1)(s 其中其中则则21220222)(UXRRKTstLstTT stT体现了电动机带载起动的能力。若体现了电动机带载起动的能力。若 电机能电机能起动，否则将起动不了。起动，否则将起动不了。1U21220222)(UsXRsRKT 机械特性和电路参数的关系机械特
15、性和电路参数的关系21 UT和电压的关系和电压的关系0Tn0)0(nnsSTTTUmax1结论：结论：和转子电阻的关系和转子电阻的关系22RR 2 RR2的的 改变改变：鼠笼式电机转子导条的金属材料不同，线绕式电鼠笼式电机转子导条的金属材料不同，线绕式电机外接电阻不同。机外接电阻不同。21220222)(UsXRsRKT0ST令：令：得：得：202XRSm0Tn2RmsmsstTstT mmssststTT结论：结论：机械特性的软硬机械特性的软硬 硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起软特性：负
16、载增加转速下降较快，但起动转矩大，起 动特性好。动特性好。硬特性硬特性 （R2小）小）软特性软特性（R2大）大）0Tn 不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电机。电机；重载起动则选软特性电机。5.2.1 三相异步机铭牌与技术数据三相异步机铭牌与技术数据1.型号型号 Y 132M4 磁极数磁极数(极对数极对数 p=2)同步转速同步转速1500转转/分分转差率转差率0.04 150014401500s5.2 5.2 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用2.转速转速:电机轴上的转速（电机轴上的转速（n)。如：如：n=
17、1440 转转/分分分）转/(pfn600三相异步电动机三相异步电动机机座中心高机座中心高机座长度机座长度（S短机座；短机座；M中机座；中机座；L长机座）长机座）3.联接方式：联接方式：Y/接法：接法：Y 接法：接法：接法：接法：AB CZX YA B CZX YABCXYZAZBYXCABCXYZ接线盒：接线盒：4.额定电压：定子绕组在额定电压：定子绕组在指定接法指定接法下应加的下应加的线电压线电压.说明：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额说明：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的定值的 5。线线电电压压AZBYXC线线电电压压ABCXYZ例：例：380/220 Y/是指：线
18、电压为是指：线电压为380V时采用时采用Y接法；接法；当线电压为当线电压为220V时采用时采用 接法。接法。11IUNfU11144.4电压波动对电动机的影响电压波动对电动机的影响1U1I11IUsnnns02E202sEE 2I1I1Un小1U大1UTnI5.额定电流：额定电流：定子绕组在定子绕组在指定接法指定接法下的下的线电流。线电流。如：如：A48.6/A2.11/表示三角接法下，电机的线电流为表示三角接法下，电机的线电流为11.2A，相电流为，相电流为6.48A；星形接法时线、相电流均为；星形接法时线、相电流均为6.48A。6.额定功率：额定功率：额定功率指电机在额定运行时轴上输出的额定功率指电机在额定运行时轴上输出的功率功率（），不等于从电源吸收的功率（），不等于从电源吸收的功率（）。两者的）。两者的 关系为：关系为：2P1P12PPCOSIUPNN31其中其中鼠笼电机鼠笼电机=7293
